18+

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

2901

24.08.2020, 19:10

Учёные создали программу, определяющую работу мозга

Сотрудники Сколтеха вместе с французскими и японскими коллегами протестировали алгоритмы с машинным обучением и обнаружили, что программы могут определять умственную нагрузку и аффективные состояния людей. Результаты работы опубликованы в журнале IEEE Systems, Man, and Cybernetics.

Интерфейс мозг-компьютер (ИМК) связывает живой мозг человека с неорганическими вычислительными устройствами. Уже сегодня ИМК позволяет людям управлять искусственной рукой или инвалидным креслом, а также отслеживать и классифицировать психоэмоциональные состояния. Сигналы мозга, поступающие в ИМК, как правило, измеряют при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ) — неинвазивного метода измерения электрической активности мозга.

В ЭЭГ используются «сырые» данные в виде непрерывных сигналов. Их хорошо обрабатывают, прежде чем по ним можно будет точно определить умственную нагрузку и аффективные состояния человека. На сегодня у исследователей имеет достаточно экспериментальные данных о том, что точность этих измерений не позволяет решать даже простые задачи, такие как определение различий между высокой и низкой умственной нагрузкой. Это не позволяет использовать такие методы на практике.

«Такая низкая точность измерений обусловлена чрезвычайно сложным устройством человеческого мозга. Представьте себе, что наш мозг — это огромный оркестр, в котором участвуют тысячи инструментов, а нам нужно при помощи ограниченного числа микрофонов и датчиков выделить характерное звучание каждого отдельного инструмента», — объясняет один из авторов статьи, профессор Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Анджей Чихоцкий.

Российские ученые решили создать более точную и эффективную программу для такой цели. Авторы рассмотрели две группы алгоритмов с машинным обучением — классификаторы на основе римановой геометрии (RGC) и сверточные нейросети (CNN), которые уже использовались в активных ИМК. Ученые решили выяснить, справятся ли эти алгоритмы не только с воображаемыми двигательными задачами, в которых испытуемый представляет в своем воображении определенные движения конечностей, в реальности не совершая их, но и с задачами оценки умственной нагрузки и аффективных состояний.

Для этого исследователи сравнили семь алгоритмов, два из которых они создали сами на основе римановых алгоритмов. В одном из двух экспериментов исследователи использовали типичную для ИМК схему, в которой программы сначала обучали на данных об определенном испытуемом, а затем на нем же и тестировали. Во втором эксперименте привязки к испытуемому не было. Пройти такое «испытание» было сложнее, ведь у каждого мозг работает индивидуально.

В результате авторы показали, что глубокая нейросеть обходит все остальные алгоритмы и наиболее точно оценивает умственную нагрузку. Однако такой алгоритм плохо справляется с классификацией эмоциональных состояний. С другой стороны, два алгоритма с римановой оптимизацией решают обе задачи на среднем уровне. Согласно результатам работы, пассивный ИМК не совсем годится для классификации аффективных состояний. Он лучше подойдет для оценки умственной нагрузки.

«На следующих этапах исследования мы планируем использовать более сложные методы на основе искусственного интеллекта (ИИ) и, в первую очередь, методы глубокого обучения, с помощью которых можно выявлять самые незначительные изменения в сигналах и паттернах мозга. Глубокие нейронные сети можно обучать на больших наборах данных, содержащих информацию о большом количестве испытуемых, различных тестовых сценариях и условиях испытаний. Искусственный интеллект, создание которого стало настоящей революцией, может оказаться весьма полезным для ИМК и решения задач распознавания человеческих эмоций», — говорит Анджей Чихоцкий.

Александр Егоров

©  SmartBabr

Наука и технологии, Интернет и ИТ Мир

2901

24.08.2020, 19:10

URL: https://m.babr24.com/?IDE=273476

Bytes: 3916 / 3766

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
newsbabr@gmail.com

Другие статьи и новости в рубрике "Наука и технологии"

НИИ биологии Байкала создали в Иркутском госуниверситете

Старейший научно-исследовательский институт на Байкале — НИИ биологии ИГУ — сменил название. Теперь он называется НИИ биологии озера Байкал.

Великан среди озёр: итоги викторины Бабра

Байкал – не просто глубокое озеро, это крупнейший резервуар пресной воды на планете.

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

9562

28.06.2025

Томский кампус: пациент скорее мёртв, чем жив

Компанию, которая создавалась с целью возведения томского межвузовского кампуса, хотят признать банкротом – Федеральная налоговая служба подала в ...

Автор: Андрей Игнатьев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Образование, Экономика и бизнес

Томск

8085

26.06.2025

Археологи пересмотрели возраст стоянки в Красноярске: она оказалась на 10000 лет старше

Археологическая стоянка «Солнечный» в Красноярске оказалась значительно древнее, чем предполагали ученые.

Учёные ТГУ. Следы юрского периода и экспедиция в Арктику

Палеонтологам Томского госуниверситета удалось обнаружить следы растений и животный юрского периода.

Автор: Андрей Тихонов.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология, Здоровье

Томск

10637

20.06.2025

В Новосибирске не стали возвращать академику Асееву звание почетного жителя города

В Новосибирске на последней сессии Совета депутатов народные избранники отказались рассматривать вопрос о возвращении статуса почетного жителя города ...

Солнечная альтернатива угольному дыму: удачный эксперимент или утопия?

На фоне ежегодного ухудшения экологической ситуации в Улан-Баторе, одной из самых острых проблем остается высокий уровень загрязнения воздуха.

Автор: Эрнест Баатырев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Общество, Экология

Монголия

9422

18.06.2025

В красноярском Солнечном при строительстве дороги нашли стоянку эпохи палеолита

Во время подготовки к строительству новой магистрали в красноярском микрорайоне Солнечный археологи нашли стоянку людей эпохи палеолита.

Телеграм Томска за неделю: «ковровый» скандал и возможное падение ракеты

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 9 по 15 июня 2025 года включительно.

Автор: Андрей Игнатьев.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Общество

Томск

2631

16.06.2025

Байкал глазами Палласа: итоги викторины Бабра

Это учёный мирового уровня – академик Петербургской академии наук, который успел возглавить несколько крупных научных экспедиций по России, в том ...

Автор: Есения Линней.

Источник: Babr24.com.

Наука и технологии, Экология

Байкал, Бурятия, Иркутск

23403

13.06.2025

В Монголии обнаружили ранее неизвестный вид динозавра

В Монголии нашли новый вид динозавра – это предок тираннозавра, который жил около 86 миллионов лет назад. Его назвали Khankhuuluu mongoliensis.

В заповеднике на севере Красноярского края нашли кости древнего бизона. Он жил 12 000 лет назад

На севере Красноярского края нашли кости животного, которое жило здесь более 12 000 лет назад. Об этом сообщили в заповеднике «Тунгусский».